]> git.ipfire.org Git - thirdparty/binutils-gdb.git/blobdiff - gdb/nios2-tdep.c
Update copyright year range in header of all files managed by GDB
[thirdparty/binutils-gdb.git] / gdb / nios2-tdep.c
index 27580128dc300e99370842f6d6534d887133f93a..196f50bc8694271000a3a2b3b87b85521ced60d4 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /* Target-machine dependent code for Nios II, for GDB.
-   Copyright (C) 2012-2014 Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 2012-2024 Free Software Foundation, Inc.
    Contributed by Peter Brookes (pbrookes@altera.com)
    and Andrew Draper (adraper@altera.com).
    Contributed by Mentor Graphics, Inc.
@@ -24,7 +24,7 @@
 #include "frame-unwind.h"
 #include "frame-base.h"
 #include "trad-frame.h"
-#include "dwarf2-frame.h"
+#include "dwarf2/frame.h"
 #include "symtab.h"
 #include "inferior.h"
 #include "gdbtypes.h"
 #include "value.h"
 #include "symfile.h"
 #include "arch-utils.h"
-#include "floatformat.h"
 #include "infcall.h"
 #include "regset.h"
 #include "target-descriptions.h"
 
 /* To get entry_point_address.  */
 #include "objfiles.h"
-
-/* Nios II ISA specific encodings and macros.  */
-#include "opcode/nios2.h"
+#include <algorithm>
 
 /* Nios II specific header.  */
 #include "nios2-tdep.h"
 
 /* Control debugging information emitted in this file.  */
 
-static int nios2_debug = 0;
+static bool nios2_debug = false;
 
 /* The following structures are used in the cache for prologue
    analysis; see the reg_value and reg_saved tables in
    struct nios2_unwind_cache, respectively.  */
 
-/* struct reg_value is used to record that a register has the same value
-   as reg at the given offset from the start of a function.  */
+/* struct reg_value is used to record that a register has reg's initial
+   value at the start of a function plus the given constant offset.
+   If reg == 0, then the value is just the offset.
+   If reg < 0, then the value is unknown.  */
 
 struct reg_value
 {
   int reg;
-  unsigned int offset;
+  int offset;
 };
 
 /* struct reg_saved is used to record that a register value has been saved at
@@ -141,17 +140,15 @@ static int nios2_dwarf2gdb_regno_map[] =
   NIOS2_MPUACC_REGNUM     /* 48 */
 };
 
+static_assert (ARRAY_SIZE (nios2_dwarf2gdb_regno_map) == NIOS2_NUM_REGS);
 
 /* Implement the dwarf2_reg_to_regnum gdbarch method.  */
 
 static int
 nios2_dwarf_reg_to_regnum (struct gdbarch *gdbarch, int dw_reg)
 {
-  if (dw_reg < 0 || dw_reg > NIOS2_NUM_REGS)
-    {
-      warning (_("Dwarf-2 uses unmapped register #%d"), dw_reg);
-      return dw_reg;
-    }
+  if (dw_reg < 0 || dw_reg >= NIOS2_NUM_REGS)
+    return -1;
 
   return nios2_dwarf2gdb_regno_map[dw_reg];
 }
@@ -177,7 +174,7 @@ static const char *
 nios2_register_name (struct gdbarch *gdbarch, int regno)
 {
   /* Use mnemonic aliases for GPRs.  */
-  if (regno >= 0 && regno < NIOS2_NUM_REGS)
+  if (regno < NIOS2_NUM_REGS)
     return nios2_reg_names[regno];
   else
     return tdesc_register_name (gdbarch, regno);
@@ -208,17 +205,17 @@ static void
 nios2_extract_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct type *valtype,
                            struct regcache *regcache, gdb_byte *valbuf)
 {
-  int len = TYPE_LENGTH (valtype);
+  int len = valtype->length ();
 
   /* Return values of up to 8 bytes are returned in $r2 $r3.  */
   if (len <= register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM))
-    regcache_cooked_read (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
+    regcache->cooked_read (NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
   else
     {
       gdb_assert (len <= (register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM)
                          + register_size (gdbarch, NIOS2_R3_REGNUM)));
-      regcache_cooked_read (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
-      regcache_cooked_read (regcache, NIOS2_R3_REGNUM, valbuf + 4);
+      regcache->cooked_read (NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
+      regcache->cooked_read (NIOS2_R3_REGNUM, valbuf + 4);
     }
 }
 
@@ -229,17 +226,17 @@ static void
 nios2_store_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct type *valtype,
                          struct regcache *regcache, const gdb_byte *valbuf)
 {
-  int len = TYPE_LENGTH (valtype);
+  int len = valtype->length ();
 
   /* Return values of up to 8 bytes are returned in $r2 $r3.  */
   if (len <= register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM))
-    regcache_cooked_write (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
+    regcache->cooked_write (NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
   else
     {
       gdb_assert (len <= (register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM)
                          + register_size (gdbarch, NIOS2_R3_REGNUM)));
-      regcache_cooked_write (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
-      regcache_cooked_write (regcache, NIOS2_R3_REGNUM, valbuf + 4);
+      regcache->cooked_write (NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
+      regcache->cooked_write (NIOS2_R3_REGNUM, valbuf + 4);
     }
 }
 
@@ -252,15 +249,15 @@ nios2_setup_default (struct nios2_unwind_cache *cache)
   int i;
 
   for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
-  {
-    /* All registers start off holding their previous values.  */
-    cache->reg_value[i].reg    = i;
-    cache->reg_value[i].offset = 0;
-
-    /* All registers start off not saved.  */
-    cache->reg_saved[i].basereg = -1;
-    cache->reg_saved[i].addr    = 0;
-  }
+    {
+      /* All registers start off holding their previous values.  */
+      cache->reg_value[i].reg    = i;
+      cache->reg_value[i].offset = 0;
+
+      /* All registers start off not saved.  */
+      cache->reg_saved[i].basereg = -1;
+      cache->reg_saved[i].addr    = 0;
+    }
 }
 
 /* Initialize the unwind cache.  */
@@ -287,8 +284,16 @@ nios2_fetch_insn (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR pc,
   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
   unsigned int insn;
 
-  if (!safe_read_memory_integer (pc, NIOS2_OPCODE_SIZE,
-                                gdbarch_byte_order (gdbarch), &memword))
+  if (mach == bfd_mach_nios2r2)
+    {
+      if (!safe_read_memory_integer (pc, NIOS2_OPCODE_SIZE,
+                                    BFD_ENDIAN_LITTLE, &memword)
+         && !safe_read_memory_integer (pc, NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE,
+                                       BFD_ENDIAN_LITTLE, &memword))
+       return NULL;
+    }
+  else if (!safe_read_memory_integer (pc, NIOS2_OPCODE_SIZE,
+                                     gdbarch_byte_order (gdbarch), &memword))
     return NULL;
 
   insn = (unsigned int) memword;
@@ -305,13 +310,38 @@ static int
 nios2_match_add (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                 unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *rc)
 {
-  if (op->match == MATCH_R1_ADD || op->match == MATCH_R1_MOV)
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2 && (op->match == MATCH_R1_ADD || op->match == MATCH_R1_MOV))
     {
       *ra = GET_IW_R_A (insn);
       *rb = GET_IW_R_B (insn);
       *rc = GET_IW_R_C (insn);
       return 1;
     }
+  else if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_ADD || op->match == MATCH_R2_MOV)
+    {
+      *ra = GET_IW_F3X6L5_A (insn);
+      *rb = GET_IW_F3X6L5_B (insn);
+      *rc = GET_IW_F3X6L5_C (insn);
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_ADD_N)
+    {
+      *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_A3 (insn)];
+      *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_B3 (insn)];
+      *rc = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_C3 (insn)];
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_MOV_N)
+    {
+      *ra = GET_IW_F2_A (insn);
+      *rb = 0;
+      *rc = GET_IW_F2_B (insn);
+      return 1;
+    }
   return 0;
 }
 
@@ -322,13 +352,31 @@ static int
 nios2_match_sub (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                 unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *rc)
 {
-  if (op->match == MATCH_R1_SUB)
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_SUB)
     {
       *ra = GET_IW_R_A (insn);
       *rb = GET_IW_R_B (insn);
       *rc = GET_IW_R_C (insn);
       return 1;
     }
+  else if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_SUB)
+    {
+      *ra = GET_IW_F3X6L5_A (insn);
+      *rb = GET_IW_F3X6L5_B (insn);
+      *rc = GET_IW_F3X6L5_C (insn);
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_SUB_N)
+    {
+      *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_A3 (insn)];
+      *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_B3 (insn)];
+      *rc = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_C3 (insn)];
+      return 1;
+    }
   return 0;
 }
 
@@ -340,13 +388,49 @@ static int
 nios2_match_addi (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm)
 {
-  if (op->match == MATCH_R1_ADDI)
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_ADDI)
     {
       *ra = GET_IW_I_A (insn);
       *rb = GET_IW_I_B (insn);
       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
       return 1;
     }
+  else if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_ADDI)
+    {
+      *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
+      *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
+      *imm = (signed) (GET_IW_F2I16_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_ADDI_N || op->match == MATCH_R2_SUBI_N)
+    {
+      *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2X1I3_A3 (insn)];
+      *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2X1I3_B3 (insn)];
+      *imm = nios2_r2_asi_n_mappings[GET_IW_T2X1I3_IMM3 (insn)];
+      if (op->match == MATCH_R2_SUBI_N)
+       *imm = - (*imm);
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_SPADDI_N)
+    {
+      *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T1I7_A3 (insn)];
+      *rb = NIOS2_SP_REGNUM;
+      *imm = GET_IW_T1I7_IMM7 (insn) << 2;
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_SPINCI_N || op->match == MATCH_R2_SPDECI_N)
+    {
+      *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
+      *rb = NIOS2_SP_REGNUM;
+      *imm = GET_IW_X1I7_IMM7 (insn) << 2;
+      if (op->match == MATCH_R2_SPDECI_N)
+       *imm = - (*imm);
+      return 1;
+    }
   return 0;
 }
 
@@ -358,13 +442,24 @@ static int
 nios2_match_orhi (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, unsigned int *uimm)
 {
-  if (op->match == MATCH_R1_ORHI)
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_ORHI)
     {
       *ra = GET_IW_I_A (insn);
       *rb = GET_IW_I_B (insn);
       *uimm = GET_IW_I_IMM16 (insn);
       return 1;
     }
+  else if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_ORHI)
+    {
+      *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
+      *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
+      *uimm = GET_IW_F2I16_IMM16 (insn);
+      return 1;
+    }
   return 0;
 }
 
@@ -376,13 +471,52 @@ static int
 nios2_match_stw (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                 unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm)
 {
-  if (op->match == MATCH_R1_STW || op->match == MATCH_R1_STWIO)
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2 && (op->match == MATCH_R1_STW || op->match == MATCH_R1_STWIO))
     {
       *ra = GET_IW_I_A (insn);
       *rb = GET_IW_I_B (insn);
       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
       return 1;
     }
+  else if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_STW)
+    {
+      *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
+      *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
+      *imm = (signed) (GET_IW_F2I16_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_STWIO)
+    {
+      *ra = GET_IW_F2X4I12_A (insn);
+      *rb = GET_IW_F2X4I12_B (insn);
+      *imm = (signed) (GET_IW_F2X4I12_IMM12 (insn) << 20) >> 20;
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_STW_N)
+    {
+      *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2I4_A3 (insn)];
+      *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2I4_B3 (insn)];
+      *imm = GET_IW_T2I4_IMM4 (insn) << 2;
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_STWSP_N)
+    {
+      *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
+      *rb = GET_IW_F1I5_B (insn);
+      *imm = GET_IW_F1I5_IMM5 (insn) << 2;
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_STWZ_N)
+    {
+      *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T1X1I6_A3 (insn)];
+      *rb = 0;
+      *imm = GET_IW_T1X1I6_IMM6 (insn) << 2;
+      return 1;
+    }
   return 0;
 }
 
@@ -394,13 +528,45 @@ static int
 nios2_match_ldw (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                 unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm)
 {
-  if (op->match == MATCH_R1_LDW || op->match == MATCH_R1_LDWIO)
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2 && (op->match == MATCH_R1_LDW || op->match == MATCH_R1_LDWIO))
     {
       *ra = GET_IW_I_A (insn);
       *rb = GET_IW_I_B (insn);
       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
       return 1;
     }
+  else if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_LDW)
+    {
+      *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
+      *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
+      *imm = (signed) (GET_IW_F2I16_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_LDWIO)
+    {
+      *ra = GET_IW_F2X4I12_A (insn);
+      *rb = GET_IW_F2X4I12_B (insn);
+      *imm = (signed) (GET_IW_F2X4I12_IMM12 (insn) << 20) >> 20;
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_LDW_N)
+    {
+      *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2I4_A3 (insn)];
+      *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2I4_B3 (insn)];
+      *imm = GET_IW_T2I4_IMM4 (insn) << 2;
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_LDWSP_N)
+    {
+      *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
+      *rb = GET_IW_F1I5_B (insn);
+      *imm = GET_IW_F1I5_IMM5 (insn) << 2;
+      return 1;
+    }
   return 0;
 }
 
@@ -411,15 +577,126 @@ static int
 nios2_match_rdctl (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                   unsigned long mach, int *ra, int *rc)
 {
-  if (op->match == MATCH_R1_RDCTL)
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2 && (op->match == MATCH_R1_RDCTL))
     {
       *ra = GET_IW_R_IMM5 (insn);
       *rc = GET_IW_R_C (insn);
       return 1;
     }
+  else if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_RDCTL)
+    {
+      *ra = GET_IW_F3X6L5_IMM5 (insn);
+      *rc = GET_IW_F3X6L5_C (insn);
+      return 1;
+    }
+  return 0;
+}
+
+/* Match and disassemble a PUSH.N or STWM instruction.
+   Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
+
+static int
+nios2_match_stwm (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
+                 unsigned long mach, unsigned int *reglist,
+                 int *ra, int *imm, int *wb, int *id)
+{
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_PUSH_N)
+    {
+      *reglist = 1 << 31;
+      if (GET_IW_L5I4X1_FP (insn))
+       *reglist |= (1 << 28);
+      if (GET_IW_L5I4X1_CS (insn))
+       {
+         int val = GET_IW_L5I4X1_REGRANGE (insn);
+         *reglist |= nios2_r2_reg_range_mappings[val];
+       }
+      *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
+      *imm = GET_IW_L5I4X1_IMM4 (insn) << 2;
+      *wb = 1;
+      *id = 0;
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_STWM)
+    {
+      unsigned int rawmask = GET_IW_F1X4L17_REGMASK (insn);
+      if (GET_IW_F1X4L17_RS (insn))
+       {
+         *reglist = ((rawmask << 14) & 0x00ffc000);
+         if (rawmask & (1 << 10))
+           *reglist |= (1 << 28);
+         if (rawmask & (1 << 11))
+           *reglist |= (1 << 31);
+       }
+      else
+       *reglist = rawmask << 2;
+      *ra = GET_IW_F1X4L17_A (insn);
+      *imm = 0;
+      *wb = GET_IW_F1X4L17_WB (insn);
+      *id = GET_IW_F1X4L17_ID (insn);
+      return 1;
+    }
   return 0;
 }
 
+/* Match and disassemble a POP.N or LDWM instruction.
+   Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
+
+static int
+nios2_match_ldwm (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
+                 unsigned long mach, unsigned int *reglist,
+                 int *ra, int *imm, int *wb, int *id, int *ret)
+{
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_POP_N)
+    {
+      *reglist = 1 << 31;
+      if (GET_IW_L5I4X1_FP (insn))
+       *reglist |= (1 << 28);
+      if (GET_IW_L5I4X1_CS (insn))
+       {
+         int val = GET_IW_L5I4X1_REGRANGE (insn);
+         *reglist |= nios2_r2_reg_range_mappings[val];
+       }
+      *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
+      *imm = GET_IW_L5I4X1_IMM4 (insn) << 2;
+      *wb = 1;
+      *id = 1;
+      *ret = 1;
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_LDWM)
+    {
+      unsigned int rawmask = GET_IW_F1X4L17_REGMASK (insn);
+      if (GET_IW_F1X4L17_RS (insn))
+       {
+         *reglist = ((rawmask << 14) & 0x00ffc000);
+         if (rawmask & (1 << 10))
+           *reglist |= (1 << 28);
+         if (rawmask & (1 << 11))
+           *reglist |= (1 << 31);
+       }
+      else
+       *reglist = rawmask << 2;
+      *ra = GET_IW_F1X4L17_A (insn);
+      *imm = 0;
+      *wb = GET_IW_F1X4L17_WB (insn);
+      *id = GET_IW_F1X4L17_ID (insn);
+      *ret = GET_IW_F1X4L17_PC (insn);
+      return 1;
+    }
+  return 0;
+}
 
 /* Match and disassemble a branch instruction, with (potentially)
    2 register operands and one immediate operand.
@@ -440,36 +717,93 @@ nios2_match_branch (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                    unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm,
                    enum branch_condition *cond)
 {
-  switch (op->match)
-    {
-    case MATCH_R1_BR:
-      *cond = branch_none;
-      break;
-    case MATCH_R1_BEQ:
-      *cond = branch_eq;
-      break;
-    case MATCH_R1_BNE:
-      *cond = branch_ne;
-      break;
-    case MATCH_R1_BGE:
-      *cond = branch_ge;
-      break;
-    case MATCH_R1_BGEU:
-      *cond = branch_geu;
-      break;
-    case MATCH_R1_BLT:
-      *cond = branch_lt;
-      break;
-    case MATCH_R1_BLTU:
-      *cond = branch_ltu;
-      break;
-    default:
-      return 0;
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2)
+    {
+      switch (op->match)
+       {
+       case MATCH_R1_BR:
+         *cond = branch_none;
+         break;
+       case MATCH_R1_BEQ:
+         *cond = branch_eq;
+         break;
+       case MATCH_R1_BNE:
+         *cond = branch_ne;
+         break;
+       case MATCH_R1_BGE:
+         *cond = branch_ge;
+         break;
+       case MATCH_R1_BGEU:
+         *cond = branch_geu;
+         break;
+       case MATCH_R1_BLT:
+         *cond = branch_lt;
+         break;
+       case MATCH_R1_BLTU:
+         *cond = branch_ltu;
+         break;
+       default:
+         return 0;
+       }
+      *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
+      *ra = GET_IW_I_A (insn);
+      *rb = GET_IW_I_B (insn);
+      return 1;
     }
-  *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
-  *ra = GET_IW_I_A (insn);
-  *rb = GET_IW_I_B (insn);
-  return 1;
+  else
+    {
+      switch (op->match)
+       {
+       case MATCH_R2_BR_N:
+         *cond = branch_none;
+         *ra = NIOS2_Z_REGNUM;
+         *rb = NIOS2_Z_REGNUM;
+         *imm = (signed) ((GET_IW_I10_IMM10 (insn) << 1) << 21) >> 21;
+         return 1;
+       case MATCH_R2_BEQZ_N:
+         *cond = branch_eq;
+         *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T1I7_A3 (insn)];
+         *rb = NIOS2_Z_REGNUM;
+         *imm = (signed) ((GET_IW_T1I7_IMM7 (insn) << 1) << 24) >> 24;
+         return 1;
+       case MATCH_R2_BNEZ_N:
+         *cond = branch_ne;
+         *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T1I7_A3 (insn)];
+         *rb = NIOS2_Z_REGNUM;
+         *imm = (signed) ((GET_IW_T1I7_IMM7 (insn) << 1) << 24) >> 24;
+         return 1;
+       case MATCH_R2_BR:
+         *cond = branch_none;
+         break;
+       case MATCH_R2_BEQ:
+         *cond = branch_eq;
+         break;
+       case MATCH_R2_BNE:
+         *cond = branch_ne;
+         break;
+       case MATCH_R2_BGE:
+         *cond = branch_ge;
+         break;
+       case MATCH_R2_BGEU:
+         *cond = branch_geu;
+         break;
+       case MATCH_R2_BLT:
+         *cond = branch_lt;
+         break;
+       case MATCH_R2_BLTU:
+         *cond = branch_ltu;
+         break;
+       default:
+         return 0;
+       }
+      *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
+      *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
+      *imm = (signed) (GET_IW_F2I16_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
+      return 1;
+    }
+  return 0;
 }
 
 /* Match and disassemble a direct jump instruction, with an
@@ -480,11 +814,20 @@ static int
 nios2_match_jmpi (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                  unsigned long mach, unsigned int *uimm)
 {
-  if (op->match == MATCH_R1_JMPI)
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_JMPI)
     {
       *uimm = GET_IW_J_IMM26 (insn) << 2;
       return 1;
     }
+  else if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_JMPI)
+    {
+      *uimm = GET_IW_L26_IMM26 (insn) << 2;
+      return 1;
+    }
   return 0;
 }
 
@@ -496,11 +839,20 @@ static int
 nios2_match_calli (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                   unsigned long mach, unsigned int *uimm)
 {
-  if (op->match == MATCH_R1_CALL)
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_CALL)
     {
       *uimm = GET_IW_J_IMM26 (insn) << 2;
       return 1;
     }
+  else if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_CALL)
+    {
+      *uimm = GET_IW_L26_IMM26 (insn) << 2;
+      return 1;
+    }
   return 0;
 }
 
@@ -512,23 +864,49 @@ static int
 nios2_match_jmpr (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                  unsigned long mach, int *ra)
 {
-  switch (op->match)
-    {
-    case MATCH_R1_JMP:
-      *ra = GET_IW_I_A (insn);
-      return 1;
-    case MATCH_R1_RET:
-      *ra = NIOS2_RA_REGNUM;
-      return 1;
-    case MATCH_R1_ERET:
-      *ra = NIOS2_EA_REGNUM;
-      return 1;
-    case MATCH_R1_BRET:
-      *ra = NIOS2_BA_REGNUM;
-      return 1;
-    default:
-      return 0;
-    }
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2)
+    switch (op->match)
+      {
+      case MATCH_R1_JMP:
+       *ra = GET_IW_I_A (insn);
+       return 1;
+      case MATCH_R1_RET:
+       *ra = NIOS2_RA_REGNUM;
+       return 1;
+      case MATCH_R1_ERET:
+       *ra = NIOS2_EA_REGNUM;
+       return 1;
+      case MATCH_R1_BRET:
+       *ra = NIOS2_BA_REGNUM;
+       return 1;
+      default:
+       return 0;
+      }
+  else
+    switch (op->match)
+      {
+      case MATCH_R2_JMP:
+       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
+       return 1;
+      case MATCH_R2_JMPR_N:
+       *ra = GET_IW_F1X1_A (insn);
+       return 1;
+      case MATCH_R2_RET:
+      case MATCH_R2_RET_N:
+       *ra = NIOS2_RA_REGNUM;
+       return 1;
+      case MATCH_R2_ERET:
+       *ra = NIOS2_EA_REGNUM;
+       return 1;
+      case MATCH_R2_BRET:
+       *ra = NIOS2_BA_REGNUM;
+       return 1;
+      default:
+       return 0;
+      }
+  return 0;
 }
 
 /* Match and disassemble an indirect call instruction, with a register
@@ -538,11 +916,25 @@ static int
 nios2_match_callr (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                   unsigned long mach, int *ra)
 {
-  if (op->match == MATCH_R1_CALLR)
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_CALLR)
     {
       *ra = GET_IW_I_A (insn);
       return 1;
     }
+  else if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_CALLR)
+    {
+      *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_CALLR_N)
+    {
+      *ra = GET_IW_F1X1_A (insn);
+      return 1;
+    }
   return 0;
 }
 
@@ -553,11 +945,25 @@ static int
 nios2_match_break (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                  unsigned long mach, unsigned int *uimm)
 {
-  if (op->match == MATCH_R1_BREAK)
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_BREAK)
     {
       *uimm = GET_IW_R_IMM5 (insn);
       return 1;
     }
+  else if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_BREAK)
+    {
+      *uimm = GET_IW_F3X6L5_IMM5 (insn);
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_BREAK_N)
+    {
+      *uimm = GET_IW_X2L5_IMM5 (insn);
+      return 1;
+    }
   return 0;
 }
 
@@ -568,11 +974,25 @@ static int
 nios2_match_trap (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
                  unsigned long mach, unsigned int *uimm)
 {
-  if (op->match == MATCH_R1_TRAP)
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
+
+  if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_TRAP)
     {
       *uimm = GET_IW_R_IMM5 (insn);
       return 1;
     }
+  else if (!is_r2)
+    return 0;
+  else if (op->match == MATCH_R2_TRAP)
+    {
+      *uimm = GET_IW_F3X6L5_IMM5 (insn);
+      return 1;
+    }
+  else if (op->match == MATCH_R2_TRAP_N)
+    {
+      *uimm = GET_IW_X2L5_IMM5 (insn);
+      return 1;
+    }
   return 0;
 }
 
@@ -589,6 +1009,7 @@ nios2_in_epilogue_p (struct gdbarch *gdbarch,
                     CORE_ADDR start_pc)
 {
   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
+  int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
   /* Maximum number of possibly-epilogue instructions to check.
      Note that this number should not be too large, else we can
      potentially end up iterating through unmapped memory.  */
@@ -597,6 +1018,7 @@ nios2_in_epilogue_p (struct gdbarch *gdbarch,
   const struct nios2_opcode *op = NULL;
   unsigned int uimm;
   int imm;
+  int wb, id, ret;
   int ra, rb, rc;
   enum branch_condition cond;
   CORE_ADDR pc;
@@ -605,17 +1027,41 @@ nios2_in_epilogue_p (struct gdbarch *gdbarch,
   if (current_pc <= start_pc)
     return 0;
 
-  /* Find the previous instruction before current_pc.
-     For the moment we will assume that all instructions are the
-     same size here.  */
-  pc = current_pc - NIOS2_OPCODE_SIZE;
+  /* Find the previous instruction before current_pc.  For R2, it might
+     be either a 16-bit or 32-bit instruction; the only way to know for
+     sure is to scan through from the beginning of the function,
+     disassembling as we go.  */
+  if (is_r2)
+    for (pc = start_pc; ; )
+      {
+       op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
+       if (op == NULL)
+         return 0;
+       if (pc + op->size < current_pc)
+         pc += op->size;
+       else
+         break;
+       /* We can skip over insns to a forward branch target.  Since
+          the branch offset is relative to the next instruction,
+          it's correct to do this after incrementing the pc above.  */
+       if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond)
+           && imm > 0
+           && pc + imm < current_pc)
+         pc += imm;
+      }
+  /* Otherwise just go back to the previous 32-bit insn.  */
+  else
+    pc = current_pc - NIOS2_OPCODE_SIZE;
 
   /* Beginning with the previous instruction we just located, check whether
      we are in a sequence of at least one stack adjustment instruction.
      Possible instructions here include:
         ADDI sp, sp, n
         ADD sp, sp, rn
-        LDW sp, n(sp)  */
+        LDW sp, n(sp)
+        SPINCI.N n
+        LDWSP.N sp, n(sp)
+        LDWM {reglist}, (sp)++, wb */
   for (ninsns = 0; ninsns < max_insns; ninsns++)
     {
       int ok = 0;
@@ -633,6 +1079,9 @@ nios2_in_epilogue_p (struct gdbarch *gdbarch,
        ok = (rc == NIOS2_SP_REGNUM);
       else if (nios2_match_ldw (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
        ok = (rb == NIOS2_SP_REGNUM);
+      else if (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &uimm, &ra,
+                                &imm, &wb, &ret, &id))
+       ok = (ra == NIOS2_SP_REGNUM && wb && id);
       if (!ok)
        break;
     }
@@ -648,9 +1097,12 @@ nios2_in_epilogue_p (struct gdbarch *gdbarch,
     return 1;
 
   /* The next instruction following the stack adjustments must be a
-     return, jump, or unconditional branch.  */
+     return, jump, or unconditional branch, or a CDX pop.n or ldwm
+     that does an implicit return.  */
   if (nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
       || nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
+      || (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &uimm, &ra, &imm, &wb, &id, &ret)
+         && ret)
       || (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond)
          && cond == branch_none))
     return 1;
@@ -658,10 +1110,10 @@ nios2_in_epilogue_p (struct gdbarch *gdbarch,
   return 0;
 }
 
-/* Implement the in_function_epilogue_p gdbarch method.  */
+/* Implement the stack_frame_destroyed_p gdbarch method.  */
 
 static int
-nios2_in_function_epilogue_p (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR pc)
+nios2_stack_frame_destroyed_p (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR pc)
 {
   CORE_ADDR func_addr;
 
@@ -684,35 +1136,44 @@ nios2_in_function_epilogue_p (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR pc)
          mov    ra, r8
 
      2) A stack adjustment and save of R4-R7 for varargs functions.
-        This is typically merged with item 3.
+       For R2 CDX this is typically handled with a STWM, otherwise
+       this is typically merged with item 3.
 
-     3) A stack adjustment and save of the callee-saved registers;
-       typically an explicit SP decrement and individual register
+     3) A stack adjustment and save of the callee-saved registers.
+       For R2 CDX these are typically handled with a PUSH.N or STWM,
+       otherwise as an explicit SP decrement and individual register
        saves.
 
-        There may also be a stack switch here in an exception handler
+       There may also be a stack switch here in an exception handler
        in place of a stack adjustment.  It looks like:
          movhi  rx, %hiadj(newstack)
          addhi  rx, rx, %lo(newstack)
          stw    sp, constant(rx)
          mov    sp, rx
 
-     5) A frame pointer save, which can be either a MOV or ADDI.
+     4) A frame pointer save, which can be either a MOV or ADDI.
 
-     6) A further stack pointer adjustment.  This is normally included
-        adjustment in step 4 unless the total adjustment is too large
+     5) A further stack pointer adjustment.  This is normally included
+       adjustment in step 3 unless the total adjustment is too large
        to be done in one step.
 
      7) A stack overflow check, which can take either of these forms:
          bgeu   sp, rx, +8
-         break  3
+         trap  3
        or
          bltu   sp, rx, .Lstack_overflow
          ...
        .Lstack_overflow:
-         break  3
-        If present, this is inserted after the stack pointer adjustments
-       for steps 3, 4, and 6.
+         trap  3
+         
+       Older versions of GCC emitted "break 3" instead of "trap 3" here,
+       so we check for both cases.
+
+       Older GCC versions emitted stack overflow checks after the SP
+       adjustments in both steps 3 and 4.  Starting with GCC 6, there is
+       at most one overflow check, which is placed before the first
+       stack adjustment for R2 CDX and after the first stack adjustment
+       otherwise.
 
     The prologue instructions may be combined or interleaved with other
     instructions.
@@ -728,13 +1189,12 @@ static CORE_ADDR
 nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
                        const CORE_ADDR current_pc,
                        struct nios2_unwind_cache *cache,
-                       struct frame_info *this_frame)
+                       frame_info_ptr this_frame)
 {
   /* Maximum number of possibly-prologue instructions to check.
      Note that this number should not be too large, else we can
      potentially end up iterating through unmapped memory.  */
   int ninsns, max_insns = 50;
-  int regno;
   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
 
@@ -744,8 +1204,6 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
   struct reg_value *value = cache->reg_value;
   struct reg_value temp_value[NIOS2_NUM_REGS];
 
-  int i;
-
   /* Save the starting PC so we can correct the pc after running
      through the prolog, using symbol info.  */
   CORE_ADDR pc = start_pc;
@@ -764,10 +1222,10 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
   int innermost = (this_frame ? (frame_relative_level (this_frame) == 0) : 1);
 
   if (nios2_debug)
-    fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
-                       "{ nios2_analyze_prologue start=%s, current=%s ",
-                       paddress (gdbarch, start_pc),
-                       paddress (gdbarch, current_pc));
+    gdb_printf (gdb_stdlog,
+               "{ nios2_analyze_prologue start=%s, current=%s ",
+               paddress (gdbarch, start_pc),
+               paddress (gdbarch, current_pc));
 
   /* Set up the default values of the registers.  */
   nios2_setup_default (cache);
@@ -782,20 +1240,20 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
       int ra, rb, rc, imm;
       unsigned int uimm;
       unsigned int reglist;
-      int wb, ret;
+      int wb, id, ret;
       enum branch_condition cond;
 
       if (pc == current_pc)
-      {
-       /* When we reach the current PC we must save the current
-          register state (for the backtrace) but keep analysing
-          because there might be more to find out (eg. is this an
-          exception handler).  */
-       memcpy (temp_value, value, sizeof (temp_value));
-       value = temp_value;
-       if (nios2_debug)
-         fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "*");
-      }
+       {
+         /* When we reach the current PC we must save the current
+            register state (for the backtrace) but keep analysing
+            because there might be more to find out (eg. is this an
+            exception handler).  */
+         memcpy (temp_value, value, sizeof (temp_value));
+         value = temp_value;
+         if (nios2_debug)
+           gdb_printf (gdb_stdlog, "*");
+       }
 
       op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
 
@@ -805,7 +1263,12 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
       pc += op->size;
 
       if (nios2_debug)
-       fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "[%08X]", insn);
+       {
+         if (op->size == 2)
+           gdb_printf (gdb_stdlog, "[%04X]", insn & 0xffff);
+         else
+           gdb_printf (gdb_stdlog, "[%08X]", insn);
+       }
 
       /* The following instructions can appear in the prologue.  */
 
@@ -822,7 +1285,7 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
 
              /* If any registers were saved on the stack before then
                 we can't backtrace into them now.  */
-             for (i = 0 ; i < NIOS2_NUM_REGS ; i++)
+             for (int i = 0 ; i < NIOS2_NUM_REGS ; i++)
                {
                  if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_SP_REGNUM)
                    cache->reg_saved[i].basereg = -1;
@@ -842,6 +1305,11 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
              cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr = -4;
            }
 
+         else if (rc == NIOS2_SP_REGNUM && ra == NIOS2_FP_REGNUM)
+           /* This is setting SP from FP.  This only happens in the
+              function epilogue.  */
+           break;
+
          else if (rc != 0)
            {
              if (value[rb].reg == 0)
@@ -853,13 +1321,21 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
              value[rc].offset = value[ra].offset + value[rb].offset;
            }
 
-         prologue_end = pc;
+         /* The add/move is only considered a prologue instruction
+            if the destination is SP or FP.  */
+         if (rc == NIOS2_SP_REGNUM || rc == NIOS2_FP_REGNUM)
+           prologue_end = pc;
        }
       
       else if (nios2_match_sub (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
        {
          /* SUB   rc, ra, rb */
-         if (rc != 0)
+         if (rc == NIOS2_SP_REGNUM && rb == NIOS2_SP_REGNUM
+             && value[rc].reg != 0)
+           /* If we are decrementing the SP by a non-constant amount,
+              this is alloca, not part of the prologue.  */
+           break;
+         else if (rc != 0)
            {
              if (value[rb].reg == 0)
                value[rc].reg = value[ra].reg;
@@ -873,12 +1349,13 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
        {
          /* ADDI    rb, ra, imm */
 
-         /* The first stack adjustment is part of the prologue.
-            Any subsequent stack adjustments are either down to
-            alloca or the epilogue so stop analysing when we hit
-            them.  */
+         /* A positive stack adjustment has to be part of the epilogue.  */
          if (rb == NIOS2_SP_REGNUM
-             && (value[rb].offset != 0 || value[ra].reg != NIOS2_SP_REGNUM))
+             && (imm > 0 || value[ra].reg != NIOS2_SP_REGNUM))
+           break;
+
+         /* Likewise restoring SP from FP.  */
+         else if (rb == NIOS2_SP_REGNUM && ra == NIOS2_FP_REGNUM)
            break;
 
          if (rb != 0)
@@ -887,7 +1364,10 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
              value[rb].offset = value[ra].offset + imm;
            }
 
-         prologue_end = pc;
+         /* The add is only considered a prologue instruction
+            if the destination is SP or FP.  */
+         if (rb == NIOS2_SP_REGNUM || rb == NIOS2_FP_REGNUM)
+           prologue_end = pc;
        }
 
       else if (nios2_match_orhi (insn, op, mach, &ra, &rb, &uimm))
@@ -895,13 +1375,13 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
          /* ORHI  rb, ra, uimm   (also used for MOVHI) */
          if (rb != 0)
            {
-             value[rb].reg    = (value[ra].reg == 0) ? 0 : -1;
+             value[rb].reg    = (value[ra].reg == 0) ? 0 : -1;
              value[rb].offset = value[ra].offset | (uimm << 16);
            }
        }
 
       else if (nios2_match_stw (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
-        {
+       {
          /* STW rb, imm(ra) */
 
          /* Are we storing the original value of a register to the stack?
@@ -911,9 +1391,7 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
          if (orig > 0
              && (value[rb].offset == 0
                  || (orig == NIOS2_EA_REGNUM && value[rb].offset == -4))
-             && ((value[ra].reg == NIOS2_SP_REGNUM
-                  && cache->reg_saved[orig].basereg != NIOS2_SP_REGNUM)
-                 || cache->reg_saved[orig].basereg == -1))
+             && value[ra].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
            {
              if (pc < current_pc)
                {
@@ -930,7 +1408,42 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
          else
            /* Non-stack memory writes cannot appear in the prologue.  */
            break;
-        }
+       }
+
+      else if (nios2_match_stwm (insn, op, mach,
+                                &reglist, &ra, &imm, &wb, &id))
+       {
+         /* PUSH.N {reglist}, adjust
+            or
+            STWM {reglist}, --(SP)[, writeback] */
+         int off = 0;
+
+         if (ra != NIOS2_SP_REGNUM || id != 0)
+           /* This is a non-stack-push memory write and cannot be
+              part of the prologue.  */
+           break;
+
+         for (int i = 31; i >= 0; i--)
+           if (reglist & (1 << i))
+             {
+               int orig = value[i].reg;
+               
+               off += 4;
+               if (orig > 0 && value[i].offset == 0 && pc < current_pc)
+                 {
+                   cache->reg_saved[orig].basereg
+                     = value[NIOS2_SP_REGNUM].reg;
+                   cache->reg_saved[orig].addr
+                     = value[NIOS2_SP_REGNUM].offset - off;
+                 }
+             }
+
+         if (wb)
+           value[NIOS2_SP_REGNUM].offset -= off;
+         value[NIOS2_SP_REGNUM].offset -= imm;
+
+         prologue_end = pc;
+       }
 
       else if (nios2_match_rdctl (insn, op, mach, &ra, &rc))
        {
@@ -942,7 +1455,7 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
              value[rc].reg    = NIOS2_STATUS_REGNUM + ra;
              value[rc].offset = 0;
            }
-        }
+       }
 
       else if (nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
        {
@@ -955,9 +1468,9 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
                 if ra has been stored into r8 beforehand and if it's
                 before the stack adjust.
                 Note mcount corrupts r2-r3, r9-r15 & ra.  */
-             for (i = 2 ; i <= 3 ; i++)
+             for (int i = 2 ; i <= 3 ; i++)
                value[i].reg = -1;
-             for (i = 9 ; i <= 15 ; i++)
+             for (int i = 9 ; i <= 15 ; i++)
                value[i].reg = -1;
              value[NIOS2_RA_REGNUM].reg = -1;
 
@@ -978,14 +1491,15 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
          else if (cond == branch_geu)
            {
              /* BGEU sp, rx, +8
-                BREAK 3
+                TRAP 3  (or BREAK 3)
                 This instruction sequence is used in stack checking;
                 we can ignore it.  */
              unsigned int next_insn;
              const struct nios2_opcode *next_op
                = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &next_insn);
              if (next_op != NULL
-                 && nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm))
+                 && (nios2_match_trap (next_insn, op, mach, &uimm)
+                     || nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm)))
                pc += next_op->size;
              else
                break;
@@ -993,13 +1507,14 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
          else if (cond == branch_ltu)
            {
              /* BLTU sp, rx, .Lstackoverflow
-                If the location branched to holds a BREAK 3 instruction
-                then this is also stack overflow detection.  */
+                If the location branched to holds a TRAP or BREAK
+                instruction then this is also stack overflow detection.  */
              unsigned int next_insn;
              const struct nios2_opcode *next_op
                = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc + imm, &next_insn);
              if (next_op != NULL
-                 && nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm))
+                 && (nios2_match_trap (next_insn, op, mach, &uimm)
+                     || nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm)))
                ;
              else
                break;
@@ -1008,11 +1523,16 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
            break;
        }
 
-      /* All other calls or jumps (including returns) terminate 
+      /* All other calls, jumps, returns, TRAPs, or BREAKs terminate
         the prologue.  */
       else if (nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra)
               || nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
-              || nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm))
+              || nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
+              || (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &reglist, &ra,
+                                    &imm, &wb, &id, &ret)
+                  && ret)
+              || nios2_match_trap (insn, op, mach, &uimm)
+              || nios2_match_break (insn, op, mach, &uimm))
        break;
     }
 
@@ -1034,7 +1554,7 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
     cache->return_regnum = NIOS2_EA_REGNUM;
 
   if (nios2_debug)
-    fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "\n-> retreg=%d, ", cache->return_regnum);
+    gdb_printf (gdb_stdlog, "\n-> retreg=%d, ", cache->return_regnum);
 
   if (cache->reg_value[NIOS2_FP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
     /* If the FP now holds an offset from the CFA then this is a
@@ -1051,7 +1571,7 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
       /* Somehow the stack pointer has been corrupted.
         We can't return.  */
       if (nios2_debug)
-       fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "<can't reach cfa> }\n");
+       gdb_printf (gdb_stdlog, "<can't reach cfa> }\n");
       return 0;
     }
 
@@ -1078,7 +1598,7 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
          if (ra == current_pc)
            {
              if (nios2_debug)
-               fprintf_unfiltered
+               gdb_printf
                  (gdb_stdlog,
                   "<noreturn ADJUST %s, r31@r%d+?>, r%d@r%d+?> }\n",
                   paddress (gdbarch, cache->reg_value[base_reg].offset),
@@ -1100,14 +1620,14 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
 
   /* Adjust all the saved registers such that they contain addresses
      instead of offsets.  */
-  for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
+  for (int i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
     if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_SP_REGNUM)
       {
        cache->reg_saved[i].basereg = NIOS2_Z_REGNUM;
        cache->reg_saved[i].addr += frame_high;
       }
 
-  for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
+  for (int i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
     if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_GP_REGNUM)
       {
        CORE_ADDR gp = get_frame_register_unsigned (this_frame,
@@ -1140,8 +1660,8 @@ nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
     }
 
   if (nios2_debug)
-    fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "cfa=%s }\n",
-                       paddress (gdbarch, cache->cfa));
+    gdb_printf (gdb_stdlog, "cfa=%s }\n",
+               paddress (gdbarch, cache->cfa));
 
   return prologue_end;
 }
@@ -1161,10 +1681,10 @@ nios2_skip_prologue (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR start_pc)
   if (find_pc_partial_function (start_pc, NULL, &func_addr, NULL))
     {
       CORE_ADDR post_prologue_pc
-        = skip_prologue_using_sal (gdbarch, func_addr);
+       = skip_prologue_using_sal (gdbarch, func_addr);
 
       if (post_prologue_pc != 0)
-        return max (start_pc, post_prologue_pc);
+       return std::max (start_pc, post_prologue_pc);
     }
 
   /* Prologue analysis does the rest....  */
@@ -1172,38 +1692,83 @@ nios2_skip_prologue (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR start_pc)
   return nios2_analyze_prologue (gdbarch, start_pc, start_pc, &cache, NULL);
 }
 
-/* Implement the breakpoint_from_pc gdbarch hook.  */
+/* Implement the breakpoint_kind_from_pc gdbarch method.  */
 
-static const gdb_byte*
-nios2_breakpoint_from_pc (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR *bp_addr,
-                         int *bp_size)
+static int
+nios2_breakpoint_kind_from_pc (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR *pcptr)
 {
-  enum bfd_endian byte_order_for_code = gdbarch_byte_order_for_code (gdbarch);
   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
 
-  /* R1 break encoding:
-     ((0x1e << 17) | (0x34 << 11) | (0x1f << 6) | (0x3a << 0))
-     0x003da7fa */
-  static const gdb_byte r1_breakpoint_le[] = {0xfa, 0xa7, 0x3d, 0x0};
-  static const gdb_byte r1_breakpoint_be[] = {0x0, 0x3d, 0xa7, 0xfa};
-  *bp_size = NIOS2_OPCODE_SIZE;
-  if (byte_order_for_code == BFD_ENDIAN_BIG)
-    return r1_breakpoint_be;
+  if (mach == bfd_mach_nios2r2)
+    {
+      unsigned int insn;
+      const struct nios2_opcode *op
+       = nios2_fetch_insn (gdbarch, *pcptr, &insn);
+
+      if (op && op->size == NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE)
+       return NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE;
+      else
+       return NIOS2_OPCODE_SIZE;
+    }
   else
-    return r1_breakpoint_le;
+    return NIOS2_OPCODE_SIZE;
 }
 
-/* Implement the print_insn gdbarch method.  */
+/* Implement the sw_breakpoint_from_kind gdbarch method.  */
 
-static int
-nios2_print_insn (bfd_vma memaddr, disassemble_info *info)
+static const gdb_byte *
+nios2_sw_breakpoint_from_kind (struct gdbarch *gdbarch, int kind, int *size)
 {
-  if (info->endian == BFD_ENDIAN_BIG)
-    return print_insn_big_nios2 (memaddr, info);
+/* The Nios II ABI for Linux says: "Userspace programs should not use
+   the break instruction and userspace debuggers should not insert
+   one." and "Userspace breakpoints are accomplished using the trap
+   instruction with immediate operand 31 (all ones)."
+
+   So, we use "trap 31" consistently as the breakpoint on bare-metal
+   as well as Linux targets.  */
+
+  /* R2 trap encoding:
+     ((0x2d << 26) | (0x1f << 21) | (0x1d << 16) | (0x20 << 0))
+     0xb7fd0020
+     CDX trap.n encoding:
+     ((0xd << 12) | (0x1f << 6) | (0x9 << 0))
+     0xd7c9
+     Note that code is always little-endian on R2.  */
+  *size = kind;
+
+  if (kind == NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE)
+    {
+      static const gdb_byte cdx_breakpoint_le[] = {0xc9, 0xd7};
+
+      return cdx_breakpoint_le;
+    }
   else
-    return print_insn_little_nios2 (memaddr, info);
-}
+    {
+      unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
 
+      if (mach == bfd_mach_nios2r2)
+       {
+         static const gdb_byte r2_breakpoint_le[] = {0x20, 0x00, 0xfd, 0xb7};
+
+         return r2_breakpoint_le;
+       }
+      else
+       {
+         enum bfd_endian byte_order_for_code
+           = gdbarch_byte_order_for_code (gdbarch);
+         /* R1 trap encoding:
+            ((0x1d << 17) | (0x2d << 11) | (0x1f << 6) | (0x3a << 0))
+            0x003b6ffa */
+         static const gdb_byte r1_breakpoint_le[] = {0xfa, 0x6f, 0x3b, 0x0};
+         static const gdb_byte r1_breakpoint_be[] = {0x0, 0x3b, 0x6f, 0xfa};
+
+         if (byte_order_for_code == BFD_ENDIAN_BIG)
+           return r1_breakpoint_be;
+         else
+           return r1_breakpoint_le;
+       }
+    }
+}
 
 /* Implement the frame_align gdbarch method.  */
 
@@ -1221,7 +1786,7 @@ nios2_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
                    struct type *type, struct regcache *regcache,
                    gdb_byte *readbuf, const gdb_byte *writebuf)
 {
-  if (TYPE_LENGTH (type) > 8)
+  if (type->length () > 8)
     return RETURN_VALUE_STRUCT_CONVENTION;
 
   if (readbuf)
@@ -1232,30 +1797,19 @@ nios2_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
   return RETURN_VALUE_REGISTER_CONVENTION;
 }
 
-/* Implement the dummy_id gdbarch method.  */
-
-static struct frame_id
-nios2_dummy_id (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *this_frame)
-{
-  return frame_id_build
-    (get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM),
-     get_frame_pc (this_frame));
-}
-
 /* Implement the push_dummy_call gdbarch method.  */
 
 static CORE_ADDR
 nios2_push_dummy_call (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
-                       struct regcache *regcache, CORE_ADDR bp_addr,
-                       int nargs, struct value **args, CORE_ADDR sp,
-                       int struct_return, CORE_ADDR struct_addr)
+                      struct regcache *regcache, CORE_ADDR bp_addr,
+                      int nargs, struct value **args, CORE_ADDR sp,
+                      function_call_return_method return_method,
+                      CORE_ADDR struct_addr)
 {
   int argreg;
-  int float_argreg;
   int argnum;
-  int len = 0;
+  int arg_space = 0;
   int stack_offset = 0;
-  CORE_ADDR func_addr = find_function_addr (function, NULL);
   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
 
   /* Set the return address register to point to the entry point of
@@ -1264,15 +1818,15 @@ nios2_push_dummy_call (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
 
   /* Now make space on the stack for the args.  */
   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
-    len += align_up (TYPE_LENGTH (value_type (args[argnum])), 4);
-  sp -= len;
+    arg_space += align_up (args[argnum]->type ()->length (), 4);
+  sp -= arg_space;
 
   /* Initialize the register pointer.  */
   argreg = NIOS2_FIRST_ARGREG;
 
   /* The struct_return pointer occupies the first parameter-passing
      register.  */
-  if (struct_return)
+  if (return_method == return_method_struct)
     regcache_cooked_write_unsigned (regcache, argreg++, struct_addr);
 
   /* Now load as many as possible of the first arguments into
@@ -1281,19 +1835,17 @@ nios2_push_dummy_call (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
     {
       const gdb_byte *val;
-      gdb_byte valbuf[MAX_REGISTER_SIZE];
       struct value *arg = args[argnum];
-      struct type *arg_type = check_typedef (value_type (arg));
-      int len = TYPE_LENGTH (arg_type);
-      enum type_code typecode = TYPE_CODE (arg_type);
+      struct type *arg_type = check_typedef (arg->type ());
+      int len = arg_type->length ();
 
-      val = value_contents (arg);
+      val = arg->contents ().data ();
 
       /* Copy the argument to general registers or the stack in
-         register-sized pieces.  Large arguments are split between
-         registers and stack.  */
+        register-sized pieces.  Large arguments are split between
+        registers and stack.  */
       while (len > 0)
-        {
+       {
          int partial_len = (len < 4 ? len : 4);
 
          if (argreg <= NIOS2_LAST_ARGREG)
@@ -1328,7 +1880,7 @@ nios2_push_dummy_call (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
 /* Implement the unwind_pc gdbarch method.  */
 
 static CORE_ADDR
-nios2_unwind_pc (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *next_frame)
+nios2_unwind_pc (struct gdbarch *gdbarch, frame_info_ptr next_frame)
 {
   gdb_byte buf[4];
 
@@ -1336,29 +1888,20 @@ nios2_unwind_pc (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *next_frame)
   return extract_typed_address (buf, builtin_type (gdbarch)->builtin_func_ptr);
 }
 
-/* Implement the unwind_sp gdbarch method.  */
-
-static CORE_ADDR
-nios2_unwind_sp (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *this_frame)
-{
-  return frame_unwind_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM);
-}
-
 /* Use prologue analysis to fill in the register cache
    *THIS_PROLOGUE_CACHE for THIS_FRAME.  This function initializes
    *THIS_PROLOGUE_CACHE first.  */
 
 static struct nios2_unwind_cache *
-nios2_frame_unwind_cache (struct frame_info *this_frame,
+nios2_frame_unwind_cache (frame_info_ptr this_frame,
                          void **this_prologue_cache)
 {
   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
   CORE_ADDR current_pc;
   struct nios2_unwind_cache *cache;
-  int i;
 
   if (*this_prologue_cache)
-    return *this_prologue_cache;
+    return (struct nios2_unwind_cache *) *this_prologue_cache;
 
   cache = FRAME_OBSTACK_ZALLOC (struct nios2_unwind_cache);
   *this_prologue_cache = cache;
@@ -1377,7 +1920,7 @@ nios2_frame_unwind_cache (struct frame_info *this_frame,
 /* Implement the this_id function for the normal unwinder.  */
 
 static void
-nios2_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
+nios2_frame_this_id (frame_info_ptr this_frame, void **this_cache,
                     struct frame_id *this_id)
 {
   struct nios2_unwind_cache *cache =
@@ -1393,7 +1936,7 @@ nios2_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
 /* Implement the prev_register function for the normal unwinder.  */
 
 static struct value *
-nios2_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
+nios2_frame_prev_register (frame_info_ptr this_frame, void **this_cache,
                           int regnum)
 {
   struct nios2_unwind_cache *cache =
@@ -1423,7 +1966,7 @@ nios2_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
    for the normal unwinder.  */
 
 static CORE_ADDR
-nios2_frame_base_address (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
+nios2_frame_base_address (frame_info_ptr this_frame, void **this_cache)
 {
   struct nios2_unwind_cache *info
     = nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
@@ -1436,6 +1979,7 @@ nios2_frame_base_address (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
 
 static const struct frame_unwind nios2_frame_unwind =
 {
+  "nios2 prologue",
   NORMAL_FRAME,
   default_frame_unwind_stop_reason,
   nios2_frame_this_id,
@@ -1456,24 +2000,23 @@ static const struct frame_base nios2_frame_base =
    in the stub unwinder.  */
 
 static struct trad_frame_cache *
-nios2_stub_frame_cache (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
+nios2_stub_frame_cache (frame_info_ptr this_frame, void **this_cache)
 {
   CORE_ADDR pc;
   CORE_ADDR start_addr;
   CORE_ADDR stack_addr;
   struct trad_frame_cache *this_trad_cache;
   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
-  int num_regs = gdbarch_num_regs (gdbarch);
 
   if (*this_cache != NULL)
-    return *this_cache;
+    return (struct trad_frame_cache *) *this_cache;
   this_trad_cache = trad_frame_cache_zalloc (this_frame);
   *this_cache = this_trad_cache;
 
   /* The return address is in the link register.  */
   trad_frame_set_reg_realreg (this_trad_cache,
-                              gdbarch_pc_regnum (gdbarch),
-                              NIOS2_RA_REGNUM);
+                             gdbarch_pc_regnum (gdbarch),
+                             NIOS2_RA_REGNUM);
 
   /* Frame ID, since it's a frameless / stackless function, no stack
      space is allocated and SP on entry is the current SP.  */
@@ -1490,8 +2033,8 @@ nios2_stub_frame_cache (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
 /* Implement the this_id function for the stub unwinder.  */
 
 static void
-nios2_stub_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
-                          struct frame_id *this_id)
+nios2_stub_frame_this_id (frame_info_ptr this_frame, void **this_cache,
+                         struct frame_id *this_id)
 {
   struct trad_frame_cache *this_trad_cache
     = nios2_stub_frame_cache (this_frame, this_cache);
@@ -1502,8 +2045,8 @@ nios2_stub_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
 /* Implement the prev_register function for the stub unwinder.  */
 
 static struct value *
-nios2_stub_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame,
-                               void **this_cache, int regnum)
+nios2_stub_frame_prev_register (frame_info_ptr this_frame,
+                               void **this_cache, int regnum)
 {
   struct trad_frame_cache *this_trad_cache
     = nios2_stub_frame_cache (this_frame, this_cache);
@@ -1518,10 +2061,9 @@ nios2_stub_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame,
 
 static int
 nios2_stub_frame_sniffer (const struct frame_unwind *self,
-                         struct frame_info *this_frame, void **cache)
+                         frame_info_ptr this_frame, void **cache)
 {
   gdb_byte dummy[4];
-  struct obj_section *s;
   CORE_ADDR pc = get_frame_address_in_block (this_frame);
 
   /* Use the stub unwinder for unreadable code.  */
@@ -1538,6 +2080,7 @@ nios2_stub_frame_sniffer (const struct frame_unwind *self,
 
 static const struct frame_unwind nios2_stub_frame_unwind =
 {
+  "nios2 stub",
   NORMAL_FRAME,
   default_frame_unwind_stop_reason,
   nios2_stub_frame_this_id,
@@ -1552,10 +2095,10 @@ static const struct frame_unwind nios2_stub_frame_unwind =
    branch prediction.  */
 
 static CORE_ADDR
-nios2_get_next_pc (struct frame_info *frame, CORE_ADDR pc)
+nios2_get_next_pc (struct regcache *regcache, CORE_ADDR pc)
 {
-  struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
-  struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
+  struct gdbarch *gdbarch = regcache->arch ();
+  nios2_gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep<nios2_gdbarch_tdep> (gdbarch);
   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
   unsigned int insn;
   const struct nios2_opcode *op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
@@ -1563,7 +2106,7 @@ nios2_get_next_pc (struct frame_info *frame, CORE_ADDR pc)
   int rb;
   int imm;
   unsigned int uimm;
-  int wb, ret;
+  int wb, id, ret;
   enum branch_condition cond;
 
   /* Do something stupid if we can't disassemble the insn at pc.  */
@@ -1572,10 +2115,10 @@ nios2_get_next_pc (struct frame_info *frame, CORE_ADDR pc)
     
   if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond))
     {
-      int ras = get_frame_register_signed (frame, ra);
-      int rbs = get_frame_register_signed (frame, rb);
-      unsigned int rau = get_frame_register_unsigned (frame, ra);
-      unsigned int rbu = get_frame_register_unsigned (frame, rb);
+      int ras = regcache_raw_get_signed (regcache, ra);
+      int rbs = regcache_raw_get_signed (regcache, rb);
+      unsigned int rau = regcache_raw_get_unsigned (regcache, ra);
+      unsigned int rbu = regcache_raw_get_unsigned (regcache, rb);
 
       pc += op->size;
       switch (cond)
@@ -1612,18 +2155,48 @@ nios2_get_next_pc (struct frame_info *frame, CORE_ADDR pc)
        }
     }
 
-  else if (nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
-          || nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
+  else if (nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm))
     pc = (pc & 0xf0000000) | uimm;
+  else if (nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
+    {
+      CORE_ADDR callto = (pc & 0xf0000000) | uimm;
+      if (tdep->is_kernel_helper != NULL
+         && tdep->is_kernel_helper (callto))
+       /* Step over call to kernel helper, which we cannot debug
+          from user space.  */
+       pc += op->size;
+      else
+       pc = callto;
+    }
 
-  else if (nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
-          || nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra))
-    pc = get_frame_register_unsigned (frame, ra);
+  else if (nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra))
+    pc = regcache_raw_get_unsigned (regcache, ra);
+  else if (nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra))
+    {
+      CORE_ADDR callto = regcache_raw_get_unsigned (regcache, ra);
+      if (tdep->is_kernel_helper != NULL
+         && tdep->is_kernel_helper (callto))
+       /* Step over call to kernel helper.  */
+       pc += op->size;
+      else
+       pc = callto;
+    }
 
-  else if (nios2_match_trap (insn, op, mach, &uimm))
+  else if (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &uimm, &ra, &imm, &wb, &id, &ret)
+          && ret)
+    {
+      /* If ra is in the reglist, we have to use the value saved in the
+        stack frame rather than the current value.  */
+      if (uimm & (1 << NIOS2_RA_REGNUM))
+       pc = nios2_unwind_pc (gdbarch, get_current_frame ());
+      else
+       pc = regcache_raw_get_unsigned (regcache, NIOS2_RA_REGNUM);
+    }
+
+  else if (nios2_match_trap (insn, op, mach, &uimm) && uimm == 0)
     {
       if (tdep->syscall_next_pc != NULL)
-       return tdep->syscall_next_pc (frame);
+       return tdep->syscall_next_pc (get_current_frame (), op);
     }
 
   else
@@ -1634,25 +2207,21 @@ nios2_get_next_pc (struct frame_info *frame, CORE_ADDR pc)
 
 /* Implement the software_single_step gdbarch method.  */
 
-static int
-nios2_software_single_step (struct frame_info *frame)
+static std::vector<CORE_ADDR>
+nios2_software_single_step (struct regcache *regcache)
 {
-  struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
-  struct address_space *aspace = get_frame_address_space (frame);
-  CORE_ADDR next_pc = nios2_get_next_pc (frame, get_frame_pc (frame));
-
-  insert_single_step_breakpoint (gdbarch, aspace, next_pc);
+  CORE_ADDR next_pc = nios2_get_next_pc (regcache, regcache_read_pc (regcache));
 
-  return 1;
+  return {next_pc};
 }
 
 /* Implement the get_longjump_target gdbarch method.  */
 
 static int
-nios2_get_longjmp_target (struct frame_info *frame, CORE_ADDR *pc)
+nios2_get_longjmp_target (frame_info_ptr frame, CORE_ADDR *pc)
 {
   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
-  struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
+  nios2_gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep<nios2_gdbarch_tdep> (gdbarch);
   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
   CORE_ADDR jb_addr = get_frame_register_unsigned (frame, NIOS2_R4_REGNUM);
   gdb_byte buf[4];
@@ -1664,15 +2233,49 @@ nios2_get_longjmp_target (struct frame_info *frame, CORE_ADDR *pc)
   return 1;
 }
 
+/* Implement the type_align gdbarch function.  */
+
+static ULONGEST
+nios2_type_align (struct gdbarch *gdbarch, struct type *type)
+{
+  switch (type->code ())
+    {
+    case TYPE_CODE_PTR:
+    case TYPE_CODE_FUNC:
+    case TYPE_CODE_FLAGS:
+    case TYPE_CODE_INT:
+    case TYPE_CODE_RANGE:
+    case TYPE_CODE_FLT:
+    case TYPE_CODE_ENUM:
+    case TYPE_CODE_REF:
+    case TYPE_CODE_RVALUE_REF:
+    case TYPE_CODE_CHAR:
+    case TYPE_CODE_BOOL:
+    case TYPE_CODE_DECFLOAT:
+    case TYPE_CODE_METHODPTR:
+    case TYPE_CODE_MEMBERPTR:
+      type = check_typedef (type);
+      return std::min<ULONGEST> (4, type->length ());
+    default:
+      return 0;
+    }
+}
+
+/* Implement the gcc_target_options gdbarch method.  */
+static std::string
+nios2_gcc_target_options (struct gdbarch *gdbarch)
+{
+  /* GCC doesn't know "-m32".  */
+  return {};
+}
+
 /* Initialize the Nios II gdbarch.  */
 
 static struct gdbarch *
 nios2_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
 {
-  struct gdbarch *gdbarch;
-  struct gdbarch_tdep *tdep;
-  int register_bytes, i;
-  struct tdesc_arch_data *tdesc_data = NULL;
+  int i;
+  tdesc_arch_data_up tdesc_data;
   const struct target_desc *tdesc = info.target_desc;
 
   if (!tdesc_has_registers (tdesc))
@@ -1694,14 +2297,11 @@ nios2_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
       valid_p = 1;
       
       for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
-       valid_p &= tdesc_numbered_register (feature, tdesc_data, i,
+       valid_p &= tdesc_numbered_register (feature, tdesc_data.get (), i,
                                            nios2_reg_names[i]);
 
       if (!valid_p)
-       {
-         tdesc_data_cleanup (tdesc_data);
-         return NULL;
-       }
+       return NULL;
     }
 
   /* Find a candidate among the list of pre-declared architectures.  */
@@ -1711,8 +2311,9 @@ nios2_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
 
   /* None found, create a new architecture from the information
      provided.  */
-  tdep = xcalloc (1, sizeof (struct gdbarch_tdep));
-  gdbarch = gdbarch_alloc (&info, tdep);
+  gdbarch *gdbarch
+    = gdbarch_alloc (&info, gdbarch_tdep_up (new nios2_gdbarch_tdep));
+  nios2_gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep<nios2_gdbarch_tdep> (gdbarch);
 
   /* longjmp support not enabled by default.  */
   tdep->jb_pc = -1;
@@ -1727,6 +2328,8 @@ nios2_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
   set_gdbarch_float_bit (gdbarch, 32);
   set_gdbarch_double_bit (gdbarch, 64);
 
+  set_gdbarch_type_align (gdbarch, nios2_type_align);
+
   set_gdbarch_float_format (gdbarch, floatformats_ieee_single);
   set_gdbarch_double_format (gdbarch, floatformats_ieee_double);
 
@@ -1750,12 +2353,11 @@ nios2_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
   set_gdbarch_return_value (gdbarch, nios2_return_value);
 
   set_gdbarch_skip_prologue (gdbarch, nios2_skip_prologue);
-  set_gdbarch_in_function_epilogue_p (gdbarch, nios2_in_function_epilogue_p);
-  set_gdbarch_breakpoint_from_pc (gdbarch, nios2_breakpoint_from_pc);
+  set_gdbarch_stack_frame_destroyed_p (gdbarch, nios2_stack_frame_destroyed_p);
+  set_gdbarch_breakpoint_kind_from_pc (gdbarch, nios2_breakpoint_kind_from_pc);
+  set_gdbarch_sw_breakpoint_from_kind (gdbarch, nios2_sw_breakpoint_from_kind);
 
-  set_gdbarch_dummy_id (gdbarch, nios2_dummy_id);
   set_gdbarch_unwind_pc (gdbarch, nios2_unwind_pc);
-  set_gdbarch_unwind_sp (gdbarch, nios2_unwind_sp);
 
   /* The dwarf2 unwinder will normally produce the best results if
      the debug information is available, so register it first.  */
@@ -1766,6 +2368,9 @@ nios2_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
   /* Single stepping.  */
   set_gdbarch_software_single_step (gdbarch, nios2_software_single_step);
 
+  /* Target options for compile.  */
+  set_gdbarch_gcc_target_options (gdbarch, nios2_gcc_target_options);
+
   /* Hook in ABI-specific overrides, if they have been registered.  */
   gdbarch_init_osabi (info, gdbarch);
 
@@ -1774,21 +2379,18 @@ nios2_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
 
   frame_base_set_default (gdbarch, &nios2_frame_base);
 
-  set_gdbarch_print_insn (gdbarch, nios2_print_insn);
-
   /* Enable inferior call support.  */
   set_gdbarch_push_dummy_call (gdbarch, nios2_push_dummy_call);
 
-  if (tdesc_data)
-    tdesc_use_registers (gdbarch, tdesc, tdesc_data);
+  if (tdesc_data != nullptr)
+    tdesc_use_registers (gdbarch, tdesc, std::move (tdesc_data));
 
   return gdbarch;
 }
 
-extern initialize_file_ftype _initialize_nios2_tdep; /* -Wmissing-prototypes */
-
+void _initialize_nios2_tdep ();
 void
-_initialize_nios2_tdep (void)
+_initialize_nios2_tdep ()
 {
   gdbarch_register (bfd_arch_nios2, nios2_gdbarch_init, NULL);
   initialize_tdesc_nios2 ();